Refrakter Metaller

Renyum

Renyum: Tarihi

• 1925 yılında Alman biliminsanları Otto Berg, Walter Noddack ve Ida

Tacke tarafından keşfedildi.

• Almanya’da bulunan Rhine nehrinde ilham alınarak ‘Rhenium’ adı

verildi.

• Kaşifleri ilk gram renyumu elde etmek içi 2-4 ppm Re içeren 660 kg

Norveç molibdeniti kullandılar.

• 1930’lu yıllarda endüstriyel Re kullanımına Kali Werke Aschersleben

ve H.C. Stark firmaları tarafından başlandı.

Renyumun Genel ÖzellikleriPeriyodu 7

Atomik numarası 75

Kütle numarası 186.207 g/mol

Elektronegatifliği 1.9

Kristal Yapısı hsp

Kafes parametresi a = 2.76 Ao, c = 4.46 Ao

Yoğunluğu 21.02 g/cm3

Ergime derecesi 3180 oC

Kaynama derecesi 5596 oC

Young modülü 460 GPa

Kayma modülü 178 GPa

Bulk modülü 370 GPa

Poisson oranı 0.3

Sertliği 1.35-7.85 GPa

Gümüş gri görünümdedir.

Yüksek ergime sıcaklığı.

Yüksek yoğunluk.

Sünek – gevrek geçiş sıcaklığı yoktur.

Her sıcaklıkta işlenebilir.

Yüksek elastisite modülü

Yüksek sürünme dayanımı

Renyum Rezervleri

İki farklı Re izotopu vardır: 185Re (37.07%) and 187Re (62.93%).

Yer kabuğunda yaklaşık 0.7 ppm vardır. Doğada saf halde bulunmaz.

Tek başına madenciliği yapılmaz. Molibdenite cevherlerinden elde

edilir.

Molibden cevherlerindeki Re oranı (ppm)

Renyum Üretimi

Molibdenitin Kavurma İşlemi Sırasında Baca Gazından Kazanım

Molibdenit (%90-95 MoS2) teknik oksit

(MoO3) üretmek için 500-700 oC’de

kavrulduğunda renyum heptoksit (Re2O7)

yüksek buhar basıncından dolayı

süblimleşerek baca gazı olarak çıkar.

Baca gazları aynı zamanda sülfür dioksit,

sülfür trioksit, selenyum dioksit ve fazla

miktarda toz (MoO3, MoO2 ve MoS2) içerir.

Nihai gaz temizleme işleminde kalan tozlar, renyum heptoksit, selenyum

dioksit, sülfür trioksit ve sülfür dioksitin bir kısmı baca gazından

ayrıştırılır. Temizleme sıvısı renyum konstantrasyonunu arttırmak için

tekrar uygulanır.

Renyum Üretimi

Molibdenitin Kavurma İşlemi Sırasında Baca Gazından Kazanım

Renyum heptoksit (Re2O7) suda çözünerek HReO4 oluşturabildiği için baca

gazından Re kazanımı %90’ın üzerinde verimlerle gerçekleştirilebilir.

Mo üretimi sırasında ekonomik nedenlerle Re eldesi için optimum koşullar her

zaman sağlanamaz (sıcaklık, fazladan hava vb). Re geri kazanım verimi

özellikle alkali metaller ve alkalin toprak elementleri gibi empüritelerin

varlığından da etkilenir. Bu empüriteler uçucu olmayan, kararlı perrhenatlar

oluşmasına neden olur.H.C. Stark’ın kullandığı baca

gazından Re eldesi sistemi:

a) Kavurma Fırını;

b) Toz haznesi,

c) Elektrostatik filtre,

d) Venturi (darboğaz)

temizleme;

e) Vantilator,

f) İkincil yıkama,

g) S02 dönüşümü;

h) Yığın.

Renyum Üretimi

Gaz Temizleme Solüsyonlarından Kazanım

Gaz temizleme solüsyonları sülfürik asit ve

yaklaşık 0.2 – 0.5 g/L Re içerirler.

Molibden oksit, sülfitler ve selenyum gibi

katılar uzaklaştırıldıktan sonra Re, Re2S7

olarak çöktürülebilir.

Bu çöktürme Fe ve Zn kullanılarak

sementasyonla gerçekleşebilir ancak çeşitli

organik solventlerle yapılan çöktürme işlemi

daha yüksek verim sağlar.

Re ve Mo pH’ı 1-2 olan çözeltilerde

ayrıştırılabilir. Optimum pH değerinde amin

grubu organikler kullarak Re ve Mo

birbirinden ayrıştırılabilir.

Ya da, her iki elementte asidik çözeltiye alınır

ve değişen pH’larda amonya kullanılarak

ayrıştırılır.

Renyum Üretimi

Gaz Temizleme Solüsyonlarından Kazanım

Re, nötral, alkalin ya da sülfürik asit

solüsyonlarında güçlü bazik iyon

değiştiricilerle sabitlenebilir. Daha zayıf

bağlanan molibdatlar kolayca ayrıştırılır. Kalan

Re ise güçlü nineral asitleriyle, özellikle

perklorik asit ya da amonyum tihosiyanat, ile

iyon değişim reçinesinden ayrıştırılır.

Teknik saflıkta amonyum perrenate ayrıştırılan

solüsyonun kristallenmesiyle elde edilir.

Saflaştırma işlemi yeniden kristallendirme ile

yapılır.

Elde edilen yüksek saflıktaki amonyum

perrenat birçok renyum esaslı kimyasalın ve

metalik renyumun üretilmesinde başlangıç

malzemesi olarak kullanılır.

Metalik Renyum Üretimi

Saf Re tozları amonyum perrenate (NH4ReO4)

bileşiğinin hidrojenle redüklenmesi sonucu elde

edilir.

Redüksiyon iki aşamada gerçekleşir:

• 300-350 oC’de ReO2 oluşumu

• 800 oC’de metalik Re tozu oluşumu

Tane boyutu, yüzey alanı gibi özellikler

redüksiyon parametreleri kontrol edilerek kontrol

edilebilir.

Alaşım Elementi Olarak Renyum• Re, Mo ve W gibi elementlere alaşım

elementi olarak katıldığında sünekliklerini

ve dayanımlarını arttırır. % 25-30 Re içerem

W-Re alaşımları çok iyi soğuk sünekliğe

sahiptir.

• Birçok molibden alaşımının yüksek sıcaklık

uygulamalarında kullanımı bu alaşımların

düşük kaynaklanabilme özellikleri nedeniyle

sınırlı olmaktadır. Re katkısı bu alaşımların

kaynakla işlenebilmelerini ve yapı

malzemesi olarak kullanılmasını sağlar.

% 50’ye kadar Re içeren Mo-Re alaşımları

1800 oC’ ye kadar yüksek çekme dayanımı

ve sünekliğe sahiptir.

• Süperalaşımlara %1-3 arasında katılan Re yüksek sıcaklıklarda tokluğunu

arttırırken ve yorulma kırılmasını engeller.

Renyumun Kullanım Alanları

• W-Re ve Mo-Re alaşımları genel olarak termo-elemanlarda (thermocouple)

kullanılır. Diğer kullanım alanları yarıiletkenler, ısıtıcı elemanlar, elektrik ve

elektronik uygulamalar, yüksek sıcaklık kaynak rodları ve metalik

kaplamalardır.

• % 5 ya da % 10 Re içeren W-Re alaşımları X-ışını anotları yapımında

kullanılır. Normal X-ışını tanılaması için Mo esaslı sert alaşımların W-Re ile

kaplanmasıyla üretilen malzemeler kullanılırken, bilgisayarlı tomografi gibi

daha uzun anotlar gerektiren alanlarda metal grafit hibrit malzemeler W-Re

ile kaplanarak kullanılır.

• Renyumun en yaygın kullanım alanı çeşitli bileşikleri halinde homojen ve

heterojen katalizörler olarak, petrokimya, eczacılık ve organik sentez (Pt-Re

alaşımları) endüstrilerindedir.

Renyum Bileşikleri

Renyum Bileşikleri

Pt-Re Katalizörler

Yasushi Sato, Keisuke Terada, Satoshi Hasegawa, Toshihiro Miyao, Shuichi Naito, Mechanistic study of water–gas-shift reaction over TiO2

supported Pt–Re and Pd–Re catalysts, Applied Catalysis A: General 296 (2005) 80–89.

Kaynaklar

Prof. Dr. Onuralp Yücel, Production of Refractory Materials Ders Notları, İstanbul Teknik Üniversitesi

Handbook of Extractive Metallurgy, Edited by Fathi Habashi,Volume 3.

Yasushi Sato, Keisuke Terada, Satoshi Hasegawa, Toshihiro Miyao, Shuichi Naito, Mechanistic study of

water–gas-shift reaction over TiO2 supported Pt–Re and Pd–Re catalysts, Applied Catalysis A: General 296

(2005) 80–89.